摘 要

可瓷化聚合物复合材料是一种在常温下具有聚合物的物理化学性能，而在火焰或高温的烧蚀下能够迅速形成坚硬的陶瓷状残余物的聚合物复合材料。这非常适合应用于防火保护领域，尤其是在耐火电线电缆中的应用。

本实验以EVA为基体材料，并在其中添加玻璃粉，三聚磷酸钠，聚磷酸铵(APP)，氢氧化镁和有机蒙脱土，通过熔融共混的方式制备了可瓷化EVA基复合材料，并使用马弗炉对材料在不同温度下进行烧蚀，制得陶瓷化残余物。研究了不同填料的添加对残余物的瓷化性能的影响。

通过实验研究发现：向EVA基体中添加玻璃粉和聚磷酸铵，能够在烧蚀过后得到具有强度较高和尺寸变化较小的陶瓷状残余物，并且当APP含量为15%时得到的复合材料瓷化效果最佳。向EVA、氢氧化镁、聚磷酸铵共混物中添加不同量的有机蒙脱土，所得到的复合材料也具有良好的瓷化效果。

关键词：可瓷化聚合物 EVA 聚磷酸铵 阻燃性能

The research on the flame retardant properties of ceramifiable EVA composite

Abstract

The physical and chemical properties of ceramifiable polymer composite are similar as normal polymer materials at room temperature, but it can form a rigid ceramic residue under the pyrolysis of fire or high temperature. It is very suitable for the application in the field of fire protection, especially in the application of fire-resistant wire and cable.

In this experiment, EVA was used as base material and Glass frits, sodium tripolyphosphate, ammonium polyphosphate(APP), magnesium hydroxide and organic montmorillonite were added into it. EVA-based composites were prepared by melt-blending method and pyrolysed under different temperatures with muffle furnace to get the ceramic residue. We researched the effects of different fillers on the properties of the ceramifying condition of the residue.

Through experiment, we found that if glass frits and ammonium polyphosphate are added into EVA, it can form the ceramic residue with high strength and small dimensional changes after pyrolysed and the composite has the best ceramic residue when we add 15% ammonium polyphosphate into the composite. The composite prepared by adding organic montmorillonite into the mixture of EVA, magnesium hydroxide and ammonium polyphosphate also has good ceramifying condition.

Key Words: ceramifiable polymer; EVA; APP; flame retardant properties

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 EVA概述 1

1.2.1 EVA的基本性能 2

1.2.2 EVA的燃烧过程 3

1.2.3 EVA的传统阻燃机理 4

1.3 瓷化 4

1.3.1 可瓷化聚合物 4

1.3.2 国内外可瓷化聚合物的研究进展 5

1.3.3 瓷化机理 5

1.4 成瓷填料 6

1.4.1 成瓷填料的作用 6

1.4.2 粘土 6

1.4.3 硅灰石 7

1.4.4 云母 7

1.5 助熔剂 8

1.6 其它填料 8

1.6.1 金属氧化物阻燃剂 8

1.6.2 磷系阻燃剂 9

1.7 本课题的研究内容和实验的目的及意义 10

1.7.1 本课题的研究内容 10

1.7.2 实验的目的和意义 10

第二章 实验部分 12

2.1 实验原料 12

2.2 实验仪器 12

2.3 EVA试样制备 12

2.4 EVA试样性能测试 13

2.4.1 烧蚀 13

2.4.2 X射线衍射分析 13

2.5 实验配方 14

第三章 结果与讨论 15

3.1 磷酸盐对可瓷化EVA复合材料防火性能的影响 15

3.1.1 烧蚀残余物情况 15

3.1.2 XRD测试 17

3.2 有机蒙脱土可瓷化EVA复合材料防火性能的影响 20

第四章 结论与展望 23

4.1 结论 23

4.2 展望 23

参考文献 24

致谢 27

第一章 绪论

1.1 引言

在最近的几十年中，高分子材料随着其优越的性能已被广泛应用于各个行业领域之中。然而高分子材料虽然给我们带来了很大的便利，但其易燃的特点却也容易造成火灾事故，并且燃烧通常会释放有毒气体，在人们的环境友好意识和人生安全意识逐渐增强的前提下，提高高分子材料阻燃性能的研究也日益深入^[1]。

随着人们生活水平的提高，消防安全意识也增强了，城市人口、公共交通设施以及大型公共娱乐场所的急剧增长所带来的消防安全的就更加重要了，尤其是电线电缆的防火性能，是与人民的生命财产安全息息相关的，因此世界各国都很重视防火电线电缆的研制与开发^[2]。

海内外现行的防火电线电缆主要采取氧化镁防火绝缘电缆以及云母带缠绕的耐火电缆。氧化镁绝缘电缆的制造需要依靠价格昂贵的进口设备，所需要的资金数目巨大，除此之外，这种电缆外的保护层全部是铜制的，其造价不菲，另外生产、加工、运输以及铺设安装这种电缆还有许多要求特殊，因此这种电缆很难普及^[3]。由云母带缠绕而成的耐火电缆在制造过程中还需经过多层缠绕而且由于其工艺的限制会在接缝处产生连接缺陷，在火灾中就难以保证电力供应不出故障。自从出现了可瓷化聚合物，耐火电线电缆的制造就又有了一种全新的并且可靠的选择，并且使耐火电缆的生产制造和施工工艺得到了简化，还降低了成本^[4]。寻找可以发生瓷化的聚合物基体材料用以研发可瓷化聚合物防火材料正是目前的当务之急，硅橡胶已被成功用于陶瓷化聚合物复合材料的商业生产^[5]。而除此之外，聚烯烃类的聚合物材料也正被研究用于瓷化并且取得了一定的进展。

1.2 EVA概述

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